一种电网潮流图的拓扑生成的优化方法与流程

本发明属于电网潮流图生成技术领域，具体涉及一种电网潮流图的拓扑生成的优化方法。

背景技术：

就目前而言，电网检修风险预警工作要依靠调度电网管理系统提供的表单形式进行设备检修计划的编制、填写及查询，并未与电网实时运行信息进行关联。智能电网调度技术支持系统已正式上线运行，主要用于电网实时运行信息的监控和集成展示了电网各个应用系统信息，是目前电网调控人员进行电网调度的主要系统。

由调控人员依据手工绘制的电网运行接线图模块，未能形成厂站与风险预警信息逻辑关联与校核，容易造成图形更新不及时以及错误现象，影响检修风险评估的准确性。现有模块智能化程度不够，只能提供检修风险和危险源分析所需的原始设备状态依据，实际工作仍需大量人工分析，当检修事务集中出现或日常负荷较大时，人工分析容易出现疏漏且效率不高。现有的电网潮流生成方法是基于gim/svg的图形模版生成相应的变电站图片，之后再通过区域划分将各个厂站连接起来，这类接线图无法从图形中直观地获取厂站基本信息(主变信息、母线信息、线路信息、开关状态)，必须进行进一步的检索功能才能确认，并且各个厂站之间的连接线也会交织在一起，使显示的内容杂乱无章。因此如何克服现有技术的不足是目前电网潮流图生成技术领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的是针对电网潮流接线图自动绘制时经常出现接线之间的交叉重叠问题，发明一种电网潮流图的拓扑生成的优化方法，该方法能够实现图元接线的自动避让；并且完善接线图的图元信息，可以让使用者直接通过变电站图元了解到变电站基本信息(主变信息、母线信息、开关状态、线路信息)。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电网潮流图的拓扑生成的优化方法，包括如下步骤：

步骤(1)，获取gim系统中的变电站的地理位置信息，以及获取电网线路数据中变电站设备信息；

步骤(2)，通过步骤(1)获取的信息制作变电站图元，变电站图元中能够清晰的显示变电站的基本信息；所述的变电站的基本信息包括主变信息、母线信息、开关状态和风险预警信息；

步骤(3)，确定变电站图元在页面画布的大小、形状，根据电网实际站点数量，在画布上布设m行×n列的区块；相邻两个区块的距离l相同，区块的数量要大于地区电网实际站点的数量，以确保地区电网的所有站点都可以分布在画布上；

步骤(4)，读取站点表中站点的经纬度信息，再将经纬度信息去掉，只保留各站点的相对位置信息，逐个计算站点位置信息，然后把变电站位置调整至最近的区块上，若该区块被占用，则将站点位置调整至该区块周围的区块上；所述的该区块周围的区块与该区块的距离

步骤(5)，站点位置固定后，将各站点采用米字形划分成8个大小相同的区域，并将这8个区域分成4个出线区和4个进线区，且相邻两个区域为不同区，即出线区、进线区交替分布；

步骤(6)，选择一个站点后，在电网线路数据中找出该站点的出线端位置，再根据其进线端位置相对于其他站点的出线端位置，选择对应出线区和进线区作为站点之间的连接区域，将连接线路画在非区块位置上；最后，将完整的电网潮流图显示在前台界面上。

进一步，优选的是，步骤(1)中，变电站设备信息包括区域信息、站点信息、交流线段信息、母线信息、主变信息和遥测信息。

进一步，优选的是，变电站图元中使用不同的图片样式来区分变电站类型、主变状态、开关状态、线路状态。

进一步，优选的是，变电站类型包括火电站、风电站、核电站、光伏电站和水电站；主变状态包括实际检修状态、未来检修状态、当前风险预警和检修计划冲突；开关状态包括闭合、热备用、冷备用和正常运行状态；线路状态包括电压等级、停运状态、正常状态、实际检修状态、未来检修状态、充电状态、当前风险预警、检修计划冲突和单电运行状态。

进一步，优选的是，步骤(6)中，连接时要求连接线横平竖直并且需要避免跨线。

进一步，优选的是，对于一个具有多条进出线的站点在连接其他站点时，首先选择距离需要进行连接的站点最近的进、出线区来作为起始出线点或进线点，再逐个计算各折点位置信息，若此处被其他折点所占用，则进行折点偏移，避免连接线与变电站图元以及其他连接线重叠以至于影响阅读。

进一步，优选的是，步骤(6)完整的电网潮流图在显示前，需要切割整体边缘区域，去除无用区域，提高电网潮流图在页面的占比，之后再显示。

本发明能够实现地区电网一次接线图图元接线的自动避让方法，来尽量降低人工维护的工作。同时，提供了用户位置优选功能，满足用户在不满意自动生成线路情况下，拖动图元到相应优选位置后，自动成图的需求，无需重新绘制接线。这一创新可以减少图形绘制及更新后产生的工作量。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明能够实现地区电网一次接线图图元接线的自动避让方法，来尽量降低人工维护的工作。同时，提供了用户位置优选功能，满足用户在不满意自动生成线路情况下，拖动图元到相应优选位置后，自动成图的需求，无需重新绘制接线。本发明这个创新可以减少图形绘制及更新后产生的工作量。

附图说明

图1是本发明的步骤流程图；

图2是本发明电网扁平化展示图元样式例图；

图3是本发明画面区域分布样式图；

图4是本发明确定站点位置流程图；

图5是本发明站点进出线规则图；

图6是电网潮流图局部示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

实施例1

一种电网潮流图的拓扑生成的优化方法，包括如下步骤：

步骤(1)，获取gim系统中的变电站的地理位置信息，以及获取电网线路数据中变电站设备信息；

步骤(2)，通过步骤(1)获取的信息制作变电站图元，变电站图元中能够清晰的显示变电站的基本信息；所述的变电站的基本信息包括主变信息、母线信息、开关状态和风险预警信息；

步骤(3)，确定变电站图元在页面画布的大小、形状，根据电网实际站点数量，在画布上布设m行×n列的区块；相邻两个区块的距离l相同，区块的数量要大于地区电网实际站点的数量；

步骤(4)，读取站点表中站点的经纬度信息，再将经纬度信息去掉，只保留各站点的相对位置信息，逐个计算站点位置信息，然后把变电站位置调整至最近的区块上，若该区块被占用，则将站点位置调整至该区块周围的区块上；所述的该区块周围的区块与该区块的距离

步骤(5)，站点位置固定后，将各站点采用米字形划分成8个大小相同的区域，并将这8个区域分成4个出线区和4个进线区，且相邻两个区域为不同区，即出线区、进线区交替分布；

步骤(6)，选择一个站点后，在电网线路数据中找出该站点的出线端位置，再根据其进线端位置相对于其他站点的出线端位置，选择对应出线区和进线区作为站点之间的连接区域，将连接线路画在非区块位置上；最后，将完整的电网潮流图显示在前台界面上。

实施例2

一种电网潮流图的拓扑生成的优化方法，包括如下步骤：

步骤(1)，获取gim系统中的变电站的地理位置信息，以及获取电网线路数据中变电站设备信息；

步骤(2)，通过步骤(1)获取的信息制作变电站图元，变电站图元中能够清晰的显示变电站的基本信息；所述的变电站的基本信息包括主变信息、母线信息、开关状态和风险预警信息；

步骤(3)，确定变电站图元在页面画布的大小、形状，根据电网实际站点数量，在画布上布设m行×n列的区块；相邻两个区块的距离l相同，区块的数量要大于地区电网实际站点的数量；

步骤(4)，读取站点表中站点的经纬度信息，再将经纬度信息去掉，只保留各站点的相对位置信息，逐个计算站点位置信息，然后把变电站位置调整至最近的区块上，若该区块被占用，则将站点位置调整至该区块周围的区块上；所述的该区块周围的区块与该区块的距离

步骤(5)，站点位置固定后，将各站点采用米字形划分成8个大小相同的区域，并将这8个区域分成4个出线区和4个进线区，且相邻两个区域为不同区，即出线区、进线区交替分布；

步骤(6)，选择一个站点后，在电网线路数据中找出该站点的出线端位置，再根据其进线端位置相对于其他站点的出线端位置，选择对应出线区和进线区作为站点之间的连接区域，将连接线路画在非区块位置上；最后，将完整的电网潮流图显示在前台界面上。

步骤(1)中，变电站设备信息包括区域信息、站点信息、交流线段信息、母线信息、主变信息和遥测信息。

变电站图元中使用不同的图片样式来区分变电站类型、主变状态、开关状态、线路状态。

变电站类型包括火电站、风电站、核电站、光伏电站和水电站；主变状态包括实际检修状态、未来检修状态、当前风险预警和检修计划冲突；开关状态包括闭合、热备用、冷备用和正常运行状态；线路状态包括电压等级、停运状态、正常状态、实际检修状态、未来检修状态、充电状态、当前风险预警、检修计划冲突和单电运行状态。

步骤(6)中，连接时要求连接线横平竖直并且需要避免跨线。

实施例3

一种电网潮流图的拓扑生成的优化方法，包括如下步骤：

步骤(1)，获取gim系统中的变电站的地理位置信息，以及获取电网线路数据中变电站设备信息；

步骤(2)，通过步骤(1)获取的信息制作变电站图元，变电站图元中能够清晰的显示变电站的基本信息；所述的变电站的基本信息包括主变信息、母线信息、开关状态和风险预警信息；

步骤(3)，确定变电站图元在页面画布的大小、形状，根据电网实际站点数量，在画布上布设m行×n列的区块；相邻两个区块的距离l相同，区块的数量要大于地区电网实际站点的数量；

步骤(4)，读取站点表中站点的经纬度信息，再将经纬度信息去掉，只保留各站点的相对位置信息，逐个计算站点位置信息，然后把变电站位置调整至最近的区块上，若该区块被占用，则将站点位置调整至该区块周围的区块上；所述的该区块周围的区块与该区块的距离

步骤(5)，站点位置固定后，将各站点采用米字形划分成8个大小相同的区域，并将这8个区域分成4个出线区和4个进线区，且相邻两个区域为不同区，即出线区、进线区交替分布；

步骤(6)，选择一个站点后，在电网线路数据中找出该站点的出线端位置，再根据其进线端位置相对于其他站点的出线端位置，选择对应出线区和进线区作为站点之间的连接区域，将连接线路画在非区块位置上；最后，将完整的电网潮流图显示在前台界面上。

步骤(1)中，变电站设备信息包括区域信息、站点信息、交流线段信息、母线信息、主变信息和遥测信息。

变电站图元中使用不同的图片样式来区分变电站类型、主变状态、开关状态、线路状态。

变电站类型包括火电站、风电站、核电站、光伏电站和水电站；主变状态包括实际检修状态、未来检修状态、当前风险预警和检修计划冲突；开关状态包括闭合、热备用、冷备用和正常运行状态；线路状态包括电压等级、停运状态、正常状态、实际检修状态、未来检修状态、充电状态、当前风险预警、检修计划冲突和单电运行状态。

步骤(6)中，连接时要求连接线横平竖直并且需要避免跨线。

对于一个具有多条进出线的站点在连接其他站点时，首先选择距离需要进行连接的站点最近的进、出线区来作为起始出线点或进线点，再逐个计算各折点位置信息，若此处被其他折点所占用，则进行折点偏移，避免连接线与变电站图元以及其他连接线重叠以至于影响阅读。

步骤(6)完整的电网潮流图在显示前，需要切割整体边缘区域，去除无用区域，提高电网潮流图在页面的占比，之后再显示。

实施例4

一种基于电网潮流图的拓扑生成的优化方法，其特点是通过优化厂站站点的图元显示，用户通过电网接线图的变电站图元就可以知道变电站内的主变数量、母线分段数量、母联开关的状态、是否存在风险等厂站信息；其次在进行厂站图元排版时，在经纬度位置信息的基础上，对站点的位置进行规划与调整，避免部分站点位置偏远，进而影响页面的展示；最后，将各个厂站连接起来，在进行厂站连接时要求连接线横平竖直并且需要避免跨线。

其具体包括以下步骤：

步骤(1)，获取gim(电网信息模型技术)系统中的厂站的地理位置信息，以及电网数据中的区域信息、站点信息、交流线段信息、母线信息、主变信息、遥测信息数据信息。

步骤(2)，制作变电站图元，能够清晰的显示变电站的一些基本信息(主变信息、母线信息、开关状态和风险预警信息)。

步骤(3)，确定变电站图元在页面画布的大小、形状，根据电网实际站点数量，在画布上布设m行×n列的区块；相邻两个区块的距离l相同，区块的数量要大于地区电网实际站点的数量；

步骤(4)，读取站点表中站点的经纬度信息，再将经纬度信息去掉，只保留各站点的相对位置信息，逐个计算站点位置信息，然后把变电站位置调整至最近的区块上，若该区块被占用，则将站点位置调整至该区块周围的区块上；所述的该区块周围的区块与该区块的距离

步骤(5)，站点位置固定后，将各站点边缘平均划分为8块区域，即将站点上、下、左、右四个方向各平均分成两个区域(出线区和进线区)。且每个相邻的区域不能重复，即出、进区域交替分布，这样可以确保进线与出线互不干扰避免调度人员观察接线图时误将进出线弄混。

步骤(6)，选择一个站点后，在电网线路数据中找出该站点的出线端位置，再根据其进线端位置相对于其他站点的出线端位置，选择对应出线区块和进线区块作为站点之间的连接区域，将连接线路画在非站点区域，以避让途中的变电站图元和其他连接线。最后，将完整的电网潮流图显示在前台界面上。

上述方法可分为三个层次：

第一层次是获取变电站信息，包括：

运用电网信息模型gim技术构建的智能电网信息共享平台来进行对变电站地理信息位置的获取。

在电网线路数据中的区域信息、站点信息、交流线段信息、母线信息、主变信息、遥测信息来确定变电站内的主变数量、母线分段数量、母联开关的状态、是否存在风险等厂站信息。

第二层次是制作接线图的变电站图元，包括：

使用不同的图解来表示变电站、主变、线路和开关等。

使用不同的样式来区分变电站类型(火电站、风电站、水电站和核电站)、主变状态(实际检修状态、未检修状态)、开关状态(闭合、热备用、冷备用)、线路状态(电压等级、停运状态、正常状态)。

将制作的样式组合形成实际的变电站图元，并且能够对主变、线路、开关等设备状态进行实时监控，确保调控人员能够快速掌握地区电网的运行态势。

第三层次是地区电网一次接线图的自动生成。包括：

变电站图元位置的计算，对于电网拓扑图，要求页面画布能在最少操作的情况下，最大程度地展示当前电网运行状态，所以本发明依据web展示的基础分辨率上，通过地区变电站的实际数量对界面进行分割。

读取变电站经纬度信息后，保留各变电站之间的相对位置信息。然后逐个计算各站点位置信息，再将位置调整至最近的固定区块，若固定区块被占用，则根据该站点相对占用站点的位置，将其调整至偏移区域。

将各站点的连接线画在非站点区域，用来避让连线途中的站点图元，并且确定每条连接线位置，避免同一站点的进线或出线重叠。

如图1-6所示，一种基于电网潮流图的拓扑生成的优化方法，它包括厂站图元信息生成，厂站位置确认与自动避让和厂站图元的自动连接与线路位置避让。

其中：

一、具体操作如图1所示：

步骤101：在电网信息模型gim技术构建的智能电网信息共享平台中获取变电站地理位置信息。

步骤102：同时在电网线路数据中获取电网线路数据中变电站设备信息(主变信息、母线信息、风险预警信息以及线路信息和遥测信息)。

步骤103：通过这些获取的信息画出一次拓扑接线图的变电站图元。

步骤104：根据变电站的地理位置信息来确定变电站所需要显示在什么位置(即各变电站之间的相对位置)。

步骤105：调整变电站所在位置，避免变电站之间重叠，需要避免部分站点位置偏离较远，影响页面展示的情况。对于站点排列，要求整齐、直观；对于厂站接线，要求横平竖直且避免跨线。

步骤106：连接站点图元，选择对应出线区块和进线区块作为起点和终点区域，将线路画在非站点区域，以避让途中的站点图元。

步骤107：实时监控获取变电站主变信息、母线信息、线路信息、风险预警信息以及遥测信息，保证调控人员快速掌握地区电网的运行态势。

二、厂站图元信息生成如图2所示，

本发明首要工作是对电网设备进行合理描述和定义。地区电网拓扑结构复杂，常用设备元件包括母线、主变、线路、电源、隔离开关以及设备电压等级，这些设备元件均有不同的物理属性和图形外观，接线形式多样，原先在制作检修计划风险预案时，查看层次多，信息拼接多、周转多，给编制人员带来不小压力，因此本发明将多层次、多拼接、多周转的工作模式转换为少层次、少信息周转的工作模式。

为此，本发明提出了图形显示扁平化方案，即单一图元尽量展现多的关键信息，例如，用户查看电网接线图中变电站图元，就能知道变电站内主变数量、母线分段数量、母联开关的状态、是否有风险等信息，避免了逐层图像跳转与信息拼接的过程。

本发明对停电检修风险预警可视化部分，并非单纯的将停电风险在图形上进行显示和标记，而是可以展示停电前后电网运行的动态变化。主要通过比如运行方式在停电检修前后来切换显示变电站信息的图形来实现动态展示的效果，采用该方法展示停电检修风险便于比较，更为容易理解和清楚停电后可能对检修和电网运行带来的风险。

通过这种优化方式可以大大减少停电检修方案编制人员的工作量。

三、厂站位置确认与自动避让如图3-4所示，对于确定厂站图元位置的具体如何实现的。

对于电网拓扑图，要求页面画布能在最少操作的情况下，最大程度展示当前电网运行状态，因此，系统要在经纬度位置信息的基础上，对站点位置进行规划与调整，以避免部分站点位置偏离较远，影响页面展示的情况。对于站点排列，要求整齐、直观；对于厂站接线，要求横平竖直且避免跨线。

确定基础图元(即变电站，包括母线、主变及线路信息)在页面画布的大小，形状因素，根据地区电网实际站点数量，将画布平均分割为若干区块，并标注其坐标范围。取固定坐标范围作为“固定站点区块”和“偏移站点区块”，其余为“线路避让区块”(即图3所示部分)。

之后便是如何将厂站图元展示在前台界面上，具体思路如图3所展示。

读取站点数据中厂站的经纬度信息，之后将经纬度信息去掉，但保留各站点相对位置信息(如a站对于b站为“+20，-15”位置)。然后逐个计算各站点位置信息，再将站点位置调整至最近的固定区块，若该固定区块已被其他站点占用，则根据该站点相对于占用站点的位置信息(左、右、上、下)，将其调整至偏移区块，以此类推。当遍历完成后，根据画布区块占用情况，切割整体边缘区域，去除无用区域，提高拓扑图在页面的占比。具体操作流程如图4所示：

步骤401：通过读取电网数据获取变电站的位置信息。

步骤402：将站点位置调整至最近的固定区块。

步骤403：判断该固定区块已被其他站点占用。

步骤404：通过公式(1)判断该区域是否存在其他站点。

geography(x)∈geographythr(1)

geography(x)表示该站点实际地理位置，geographythr表示可能被调整至该固定区块的站点位置集合。若存在站点的实际地理位置符合公式(1)，则表示该固定区块已经被其他站点占用，则将该站点调整至该固定区块的偏移区块。

步骤405：若该固定区块未被占用，再将站点位置固定在该固定区块。

四、厂站图元的自动连接与线路位置避让，如图5-6所示。

在站点位置固定后，将各站点边缘平均划分为8块区域，即将站点上、下、左、右四个方向各平均分成两个区域(出线区和进线区)。且每个相邻的区域不能重复，即出、进区域交替分布，这样可以确保进线与出线互不干扰避免调度人员观察接线图时误将进出线弄混。在电网线路数据中找出出线端为某站点的线路后，根据其进线端站点相对于出线端站点的位置，选择对应出线区块和进线区块作为起点和终点区域，将线路画在非站点区域，以避让途中的站点图元。当线路横坐标满足公式(2)纵坐标满足公式(3)时，就表示这条线路避开了途中所有站点图元。

公式(2)中表示出线区域所在的站点图元坐标到下一个站点图元坐标的距离的绝对值，表示出线区域所在的站点图元坐标到线路坐标的距离的绝对值。

公式(3)中表示出线区域所在的站点图元坐标到下一个站点图元坐标的距离，表示出线区域所在的站点图元坐标到线路坐标的距离的绝对值。

对于一个具有多条进出线的站点在连接其他站点是，首先选择距离另一个站点最近的进出线区域来作为起始出线点或进线点，再逐个计算各折点位置信息，若此处被其他折点所占用，则进行折点偏移，避免线路重叠影响阅读。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。